1 ALIMENTADOR 2 CONJUNTO DE ACIONAMENTO
4.7 Propriedades ópticas
4.7.1 Transmitância de luz
As análises foram realizadas de acordo com a metodologia descrita nos filmes e os resultados seguem na Tabela 19. A transmitância de luz variou de 1,7 a 22,2%. O menor valor, como esperado, pertence ao tratamento axial 12 (+α) para a variável independente Teor (%) de glicerol (X2). E o maior valor correspondente ao tratamento axial 9 (-α) para a variável
independente Teor (%) de farinha de casca de maracujá (X1). Além desses resultados, pode-se
observar que o valor de transmitância de luz foi reduzido quando o teor de farinha de casca de maracujá (X1) e glicerol (X2) aumentaram. Também se destaca a diferença entre os axiais da
variável independente Velocidade do parafuso (rpm) (X3), onde um maior cisalhamento (133
rpm) provocou maior gelatinização e solubilização dos amidos, o que provavelmente contribuiu para manter o filme menos opaco (16,7%) em comparação com o axial “–α” (66 rpm) que apresentou menor transmitância de luz (3,4%).
56 Tabela 19. Resultados de transmitância de luz (%) dos bioplásticos de amidos e
farinha de casca de maracujá.
Tratamento X1 X2 X3 Transmitância de luz (%)
1 3 31 80 21,1 2 3 31 120 20,7 3 3 34 80 15,0 4 3 34 120 12,3 5 11 31 80 7,4 6 11 31 120 13,9 7 11 34 80 8,2 8 11 34 120 11,6 9 0 33 100 22,2 10 14 33 100 5,1 11 7 30 100 14,6 12 7 36 100 1,7 13 7 33 66 3,4 14 7 33 134 16,7 15 7 33 100 12,4 16 7 33 100 15,9 17 7 33 100 13,4 18 7 33 100 12,1 19 7 33 100 12,3 20 7 33 100 13,1
X1: Teor (%) de farinha de casca e albedo de maracujá.
X2: Teor (%) de glicerol.
X3: Velocidade do parafuso (rpm).
A análise de variância (ANOVA) e os coeficientes de regressão e determinação estão na Tabela 20.
57 Tabela 20. Análise de variância (ANOVA) e coeficientes de regressão para a
Transmitância de luz (%) dos filmes de amidos e farinha de casca de maracujá em função do teor (%) farinha de casca de maracujá (X1), teor % de glicerol (X2) e velocidade do parafuso
(rpm) (X3).
Fator Coeficientes de Regressão
Intercepto 1,31E+01*** X1 -4,15E+00*** X1² 8,60E-01n.s. X2 -2,76E+00*** X2² -1,08E+00 n.s. X3 2,15E+00* X3² -4,04E-01 n.s. X1X2 1,63E+00 n.s. X1X3 1,63E+00 n.s. X2X3 -6,75E-01 n.s. R2 0,8329
X1: Teor (%) de farinha de casca e albedo de maracujá.
X2: Teor (%) de glicerol.
X3: Velocidade do parafuso (rpm).
n.s. = Não significativo ao nível de 5% de probabilidade. * = Significativo ao nível de 5% de probabilidade. ** = Significativo ao nível de 1% de probabilidade. *** = Significativo ao nível de 0,1% de probabilidade.
As variáveis independentes X1 (Teor de farinha de casca de maracujá), X2 (Teor de
glicerol) e X3 (velocidade do parafuso) linear foram significativas (p < 0,05). O coeficiente de
determinação (0,8329) gerado pelos resultados foi inferior ao aceito para que o modelo seja considerado preditivo (0,85), porém pode ser usado para indicar tendência já que todas as variáveis independentes no modo linear foram significativas. A equação 10 apresenta o modelo matemático proposto para as variáveis dependentes codificadas:
3 2 1
2,76
2,15
15
,
4
07
,
13
X
X
X
cia
Transmitân
=
−
−
+
(Equação 10)Como observado, a introdução de FCA e do glicerol reduziram a transmitância de luz. A FCA influenciou em maior magnitude com quase o dobro do efeito do teor de glicerol. O efeito positivo da velocidade de rotação do parafuso também teve o dobro do efeito da FCA. A Figura 22 ilustra a tendência de comportamento das variáveis em relação à transmitância de luz. Onde a região de maior transmitância está concentrada na faixa de menor introdução de FCA e glicerol e em maior velocidade de rotação do parafuso.
58 Figura 22. Efeito das variáveis quantitativas Teor (%) de farinha de casca de
maracujá, Teor (%) de glicerol e Velocidade do parafuso (rpm), na Transmitância de luz (%) dos filmes extrudados de amidos e farinha de casca de maracujá.
Chung & Lai (2007) avaliaram as propriedades físicas e moleculares de filmes de amido com ácido clorídrico adicionado ao metanol por casting. Valores inferiores de transmitância de luz dos filmes de amido “ácido” de milho indicam que a transmissão de luz é muito maior nesses filmes quando comparados aos filmes com amido nativo. Os autores referiram essa melhora á redução dos grânulos intactos (crus) de amido (pela modificação) que contribuem para o aumento da transmitância de luz, bem como a redução das bolhas de ar provocadas pela metodologia utilizada na elaboração dos filmes. Além de concluir que a transmitância de luz dos filmes de amido modificado é comparável a transmitância de filmes de polietileno.
Bertuzzi e col. (2007) desenvolveram método de produção de filmes por baixa temperatura com pré-modificação alcalina do amido com alto teor de amilose. A transmitância de luz foi reduzida com o tratamento alcalino, devido à presença dos álcalis favorecerem a cristalinidade e consequentemente o aumento das zonas cristalinas da matriz amilácea. Até 15% glicerol, a mobilidade das cadeias aumenta favorecendo a cristalinidade. Após 30% de glicerol, a matriz “incha”, as forças intermoleculares são reduzidas e a matriz absorve mais água. Com isto, a transmitância de luz aumenta. Esse comportamento foi observado no presente trabalho onde o aumento de 30% para 36% no teor de glicerol reduziu a transmitância de luz exponencialmente.
59
Pelissari e col. (2011) estudaram a influência dos seguintes parâmetros de extrusão: temperatura do canhão (120, 130 e 140°C) e velocidade do parafuso (25, 35 e 45 rpm) nas propriedades de filmes de amido de milho, quitosana e óleo de orégano. A transmitância de luz dos filmes foi influenciada negativamente pela variável velocidade do parafuso linear. Os valores mais elevados de transmitância de luz foram gerados por maiores velocidades, independente da temperatura do canhão. Esse efeito corrobora o do presente estudo onde a variável velocidade do parafuso (X3) linear também foi significativa (p < 0,05) com efeito
positivo na transmitância de luz.
Fakhoury e col. (2012) desenvolveram bioplásticos com amido de mandioca (nativo e modificado) e gelatina em diferentes proporções (10% gelatina, 3 e 5% de amidos) com sorbitol ou glicerol como plastificantes. Observaram que a adição de gelatina aumentou a transmitância de luz dos bioplásticos com ambos os tipos de amido e plastificantes. As amostras produzidas com 5% de amido apresentaram menor transmitância de luz que os filmes com 3%, também para ambos os plastificantes. De forma geral os filmes com amido modificado foram menos opacos que os elaborados com o amido nativo. A gelatina foi considerada a maior responsável pelo aumento desse parâmetro por impedir a cristalização, mantendo a camada amorfa e aumentando a transparência.
4.7.2 Cor
Foram avaliadas a luminosidade (L*), a*(verde ao vermelho), b* (azul ao amarelo), C*Chroma e h°. Os resultados seguem na Tabela 21.
60 Tabela 21. Resultados de cor dos bioplásticos de amidos e farinha de casca de
maracujá.
X1: Teor (%) de farinha de casca e albedo de maracujá.
X2: Teor (%) de glicerol. X3: Velocidade do parafuso (rpm).
A luminosidade (0= preto e 100= branco) considera o quão “branco” ou “preto” é um material. O tratamento 9, que correspondente ao axial “-α” da variável independente X1 com
zero % de FCA apresentou valor de luminosidade elevado porém o T3 foi a amostra com maior luminosidade (84,1). Os tratamentos com 3% de FCA (nível -1) apresentaram em geral valores elevados, podendo-se concluir que nessa quantidade de adição a FCA não provoca muito o “amarelamento” do pellet. O menor valor de luminosidade (60,2) correspondeu a um tratamento de ponto central 16. Como os teores de FCA são mais elevados (7%), os valores dos seis pontos centrais foram intermediários e se aproximaram dos tratamentos fatoriais +1 (T5 a 8) que contém 11% de FCA.
Nos valores de a* (-80 a zero= verde e de zero a 100= vermelho) o comportamento das amostras foi similar ao de luminosidade. Nessa análise, o valor positivo indica que o tom da amostra é mais vermelho e o valor negativo indica um tom mais verde. Os tratamentos com até 3% de FCA e o axial –α (T9) para a variável independente (Teor de FCA) X1
apresentaram resultados similares (independente do nível das outras variáveis) e o os pontos centrais (T16 a 20) e fatoriais (T5 a 8) com 7 e 11% de FCA respectivamente, também foram similares. O menor valor correspondeu ao T9 e maior valor ao T10 (0 e 14% de FCA), o que já era esperado. Tratamento X1 X2 X3 L* a* b* C* h (°) 1 3 31 80 77,3j -0,26 20,4 20,4 90,7 2 3 31 120 74,3hi -0,28 20,3 20,3 90,8 3 3 34 80 84,1l -0,07 14,7 14,7 90,3 4 3 34 120 74,6i -0,34 19,4 19,4 91,0 5 11 31 80 66,8bc 2,76 30,6 30,7 84,8 6 11 31 120 68,0cd 1,82 28,6 28,6 86,4 7 11 34 80 68,3cd 1,07 25,4 25,4 87,6 8 11 34 120 66,3bc 0,89 25,0 25,0 88,0 9 0 33 100 79,9k -0,50 10,8 10,8 92,6 10 14 33 100 67,6bc 2,11 29,0 29,1 85,9 11 7 30 100 33,1de 0,80 25,4 25,4 88,2 12 7 36 100 71,9efg 0,88 24,5 24,6 88,0 13 7 33 66 79,1jk 0,46 22,8 22,8 88,9 14 7 33 134 72,1efgh 0,36 23,9 23,9 89,1 15 7 33 100 71,1ef 0,99 26,7 26,8 87,9 16 7 33 100 60,2ª 0,68 22,6 22,6 88,3 17 7 33 100 68,3cd 1,34 26,3 26,4 87,1 18 7 33 100 74,0 ghi 1,13 25,9 26,0 87,5 19 7 33 100 65,6b 1,51 27,1 27,2 86,8 20 7 33 100 73,0 fghi 0,34 23,4 23,4 89,2
61
No croma b* (-100 ao zero= azul e de zero a 33= amarelo) também houve o mesmo comportamento. Esse parâmetro avalia a cor amarela tendo o menor valor correspondente ao T9 (0% de FCA) e o maior valor ao T10 (14%). Como o glicerol é responsável pelo pellet com característica mais branca (opaca) é esperado que nos tratamentos com maiores teores deste o valor de b* também seja menor, onde o amarelo da farinha seja menos observado.
O C* representa a intensidade da cor de forma geral (zero= cinza, e > 0= indica quanto maior é a intensidade da cor), onde o menor valor encontrado foi do axial “–α” que é uma amostra branca (pela ausência de adição da FCA) e o maior para o T5 e T10 com 11 e 14% respectivamente que pela quantidade de farinha apresentam maior pigmentação, o que justifica os valores encontrados.
O h – tom (ângulo Hue °) indica a tonalidade, que é a cor propriamente dita enquanto os outros descrevem a luminosidade e intensidade da cor. A medida de interesse é o amarelo representado pela faixa 90°. As outras cores são 0°: vermelho, 180°: verde e 233°: azul. Os valores de todos os tratamentos variaram entre 85 e 92°, faixa representada pela cor amarela, como esperado. Os tratamentos com valores inferiores de FCA (níveis: -α e -1: 0 e 3%) apresentaram ângulos em geral superiores a 90° á medida que os tratamentos com teores superiores de FCA (+1 e +α: 11 e 14%) ângulos inferiores a 90°.
A análise de variância (ANOVA) os coeficientes de regressão e determinação e a falta de ajuste estão expostos na Tabela 22.
62 Tabela 22. Análise de variância (ANOVA) e coeficientes de regressão para a Cor dos
filmes de amidos e farinha de casca de maracujá em função do teor (%) farinha de casca de maracujá (X1), teor % de glicerol (X2) e velocidade do parafuso (rpm) (X3).
Coeficientes de Regressão
L* a* b* C* h°
Intercepto 6,88E+01*** 9,95E-01*** 2,53E+01*** 2,54E+01*** 8.78E+01***
X1 -4,52E+00*** 8,69E-01*** 4,80E+00*** 4,82E+00*** -2.01E+00*** X1² 1,52E+00 n.s. -6,06E-02 n.s. -1,83E+00*** -1,82E+00*** 4.83E-01*
X2 7,22E-01 n.s. -1,72E-01 n.s. -1,22E+00* -1,23E+00* 2.71E-01 n.s. X2² 5,47E-01 n.s. -4,82E-02 n.s. -4,47E-02 n.s. -4,56E-02 n.s. 7.02E-02 n.s. X3 -1,83E+00 n.s. -1,16E-01 n.s. 3,05E-01 n.s. 3,00E-01 n.s. 2.33E-01 n.s. X3² 2,16E+00** -2,00E-01 ** -6,14E-01 n.s. -6,20E-01 n.s. 3.95E-01** X1X2 -8,94E-01 n.s. -3,42E-01* -2,59E-01 n.s. -2,78E-01 n.s. 5.73E-01** X1X3 1,48E+00 n.s. -1,04E-01 n.s. -8,76E-01 n.s. -8,85E-01 n.s. 1.36E-01 n.s. X2X3 -1,21E+00 n.s. 6,51E-02 n.s. 8,15E-01 n.s. 8,23E-01 n.s. -6.49E-02 n.s.
R2 0,75749 0,88798 0,92413 0,92387 0.92195
X1: Teor (%) de farinha de casca e albedo de maracujá.
X2: Teor (%) de glicerol.
X3: Velocidade do parafuso (rpm).
n.s. = Não significativo ao nível de 5% de probabilidade. * = Significativo ao nível de 5% de probabilidade. ** = Significativo ao nível de 1% de probabilidade. *** = Significativo ao nível de 0,1% de probabilidade.
4.7.2.1 Escala L*
Na resposta L*, que define quais tratamentos eram mais claros ou escuros, as variáveis independentes X1 (Teor de farinha de casca de maracujá) (p < 0,01) e X3 (Velocidade do
parafuso) quadrática (p < 0,05) foram significativas. O coeficiente de determinação (0,7575) gerado pelos resultados foi inferior ao aceito para que o modelo seja considerado preditivo (0,85), e apenas duas variáveis foram significativas, então os gráficos de superfície de resposta não foram construídos e nem foi gerado modelo da equação de predição. Os resultados foram discutidos a partir da realização do teste de comparação de médias de Tukey (Tabela 19).
4.7.2.2 Escala a*
As variáveis independentes X1 (Teor de farinha de casca de maracujá) linear (p <
0,01), X3 (Velocidade do parafuso) quadrática (p < 0,1) e interação X1X2 (p < 0,05) foram
significativas. O coeficiente de determinação (0,888) gerado pelos resultados foi superior ao aceito para que o modelo seja considerado preditivo (0,85). A Equação 11 apresenta o modelo matemático proposto para as variáveis dependentes codificadas:
63
A Figura 23 apresenta o efeito das variáveis X1 (Teor de farinha de casca de maracujá)
linear, X3 (Velocidade do parafuso) quadrática e a interação X1X2.
Figura 23. Efeito das variáveis quantitativas Teor (%) de farinha de casca de maracujá, Teor
(%) de glicerol e Velocidade do parafuso (rpm), na Escala a* da cor dos filmes extrudados de amidos e farinha de casca e albedo de maracujá.
A adição de FCA na formulação dos extrudados exerceu efeito positivo na intensidade da escala a* de maior magnitude que o efeito negativo da variável X3 (velocidade do
parafuso) quadrática e da interação X1X2. Valores próximos ao zero (-0,5 a 2,11) significam
que esses tratamentos apresentam cor próxima a neutralidade. A soma das cores primárias: verde e vermelho, dá origem á cor secundária: amarelo que representa o equilíbrio entre essas e o valor próximo de zero na medição.
64 4.7.2.3 Escala b*
As variáveis independentes X1 (Teor de farinha de casca de maracujá) linear e
quadrática (p < 0,01) e X2 (Teor de glicerol) linear (p < 0,05). O coeficiente de determinação
(0,9241) gerado pelos resultados foi superior ao aceito para que o modelo seja considerado preditivo (0,85). A Equação 12 apresenta o modelo matemático proposto para as variáveis dependentes codificadas:
Escala
b*=25,3+4,8X
1−1,8X
12−1,2X
2 (Equação 12)A Figura 24 apresenta o efeito das variáveis X1 (Teor de farinha de casca de maracujá)
linear e quadrática e X2 (Teor de glicerol) linear.
Figura 24. Efeito das variáveis quantitativas Teor (%) de farinha de casca de maracujá e Teor
(%) de glicerol na Escala b* da cor dos filmes extrudados de amidos e farinha de casca e albedo de maracujá.
O efeito positivo da variável X1 nessa resposta também é mais significante que o efeito
negativo das outras variáveis, principalmente porque esse croma indica a intensidade amarela (faixa de 0 a 33). O efeito negativo da variável X2 (já anteriormente explicado) tem menor
magnitude porque o glicerol é incolor, porém o aumento ou redução modifica a intensidade da coloração (maior o teor de glicerol, menor a intensidade).
4.7.2.4 Escala C*
A intensidade da cor (independente de qual) apresentou significância nas seguintes variáveis independentes: X1 (Teor de farinha de casca de maracujá) linear e quadrática (p <
65
pelos resultados foi superior ao aceito para que o modelo seja considerado preditivo (0,85). A equação 13 apresenta o modelo matemático proposto para as variáveis dependentes codificadas: 2 2 1 1
1,8
1,2
8
,
4
4
,
25
*
X
X
X
C
=
+
−
−
(Equação 13)Os valores de C* são numericamente similares ao b* porque apesar do cálculo considerar em mesma proporção a escala a*, essa tem valores bem reduzidos que não alteram os valores do croma C*. A Figura 25 apresenta o efeito das variáveis X1 (Teor de farinha de
casca de maracujá) linear e quadrática e X2 (Teor de glicerol) linear.
Figura 25. Efeito das variáveis quantitativas Teor (%) de farinha de casca de maracujá e Teor
(%) de glicerol no Croma C* da cor dos filmes extrudados de amidos e farinha de casca e albedo de maracujá.
4.7.2.5 H – Tom (Ângulo Hue °)
As variáveis independentes: X1 (Teor de farinha de casca de maracujá) linear (p <
0,01) e quadrática (p < 0,05) e X3 (Velocidade do parafuso) quadrática e a interação X1X2 (p
< 0,1). O coeficiente de determinação (0,9219) gerado pelos resultados foi superior ao aceito para que o modelo seja considerado preditivo (0,85). A equação 14 apresenta o modelo matemático proposto para as variáveis dependentes codificadas:
2 1 2 3 2 1 1
0,5
0,4
0,6
0
,
2
8
,
87
)
(
X
X
X
X
X
tom
h−
°
=
−
+
+
+
(Equação 14)A Figura 26 apresenta o efeito das variáveis X1 (Teor de farinha de casca de maracujá)
66 Figura 26. Efeito das variáveis quantitativas Teor (%) de farinha de casca de maracujá e Teor
(%) de glicerol e Velocidade do parafuso (rpm) no Ângulo h-tom da cor dos filmes extrudados de amidos e farinha de casca e albedo de maracujá.
As variáveis significativas exercem pouco efeito sobre o ângulo. Na primeira figura, influencia negativa da variavel X1 e a ligeira influencia da variável indepedente X32 é bem
visivel. O aumento do cisalhamento quando a variavel três é positiva (velocidade do parafuso), acarreta maior solubilização dos amidos e com isso o tratamento tem a
67
transmitância de luz elevada, que nesse ângulo é representada pelo aumento da passagem de luz e consequentemente medição mais apurada da cor amarela. O possivel incremento do ângulo pelo efeito negativo da variável independente (X1) pode ser possibilitado pela amostra
ter caracteristica menos amarelada e com isto ocorrer o deslocamento já evidente para a cor verde.
A introdução de materiais não convencionais com o objetivo de reforçar filmes, estimula certa preocupação de pesquisadores em outras propriedades que em formulações com amidos ou outras resinas plásticas, não são foco de estudo. A cor é um exemplo de parâmetro que pode se alterar completamente com a introdução de compostos com caracteristicas diferentes. E, mesmo em filmes não comestíveis é importante que possuam tom, intensidade e saturação aceitáveis.
Tendo em vista essa mudança de propriedade, Galus e col. (2012) avaliaram a cor de filmes produzidos a partir de isolado proteico de soja, amidos modificados e maltodextrina. As concentrações do isolado variaram de 8, 20 a 50% (nessa concentração foi adicionado glicerol). De forma geral os filmes de amidos apresentaram valores de cor ligeiramente superiores ao desse estudo. A luminosidade não variou e todas as amostras apresentaram aproximadamente 82,5. Comparando com os tratamentos do delineamento (66 a 80) pode-se se concluir que mesmo realizando a análise com pellet esse atributo foi bastante similar ao encontrado no artigo. Quanto a escala a*, todos os valores foram positivos (intensidade vermelha), os maiores valores de a* e menores de b* representados pelos filmes com 20 e 50% de isolado. A escala a* dos filmes com FCA também foi maior com a extensão do teor dessa, quanto á escala b* os filmes com FCA geraram maiores valores quando comparados ao zero e 4%, por exemplo. Concluindo-se que os filmes elaborados com isolado proteico de soja apresentam intensidade azul mais amplificada, apesar do isolado ser um material com coloração amarelada.
Tapia-Blacido e col. (2005) avaliaram a capacidade filmogenica da farinha de amaranto. Relataram que os filmes tinham aparência ligeiramente amarelada e transparente. O teor de glicerol variou de: 21,6 a 38,4%, o pH: 10,2 a 11,8 e a temperatura do processo
casting: 77-94 °C. A escala a* foi negativa (tom verde) e a escala b* com valor bem inferior
ao dos filmes com FCA (8,1) que variaram de 10 a 30, mostram influencia também do tom azul. A luminosidade, com média 89, foi intensificada talvez pela análise ter sido realizada com material de espessura reduzida (<1 mm). Num estudo posterior (TAPIA-BLACIDO et al., 2007), os mesmos autores compararam os filmes produzidos com a farinha e isolados proteicos e lipídico/proteicos da mesma. Tantos os valores de luminosidade, e da escala a* quanto b* foram superiores na farinha que nos isolados. Os autores atribuíram esses resultados à presença de amido na farinha. Os filmes de isolado proteico apresentaram tom mais amarelado, demonstrando que o tom amarelo dos filmes pode ser devido a coloração das proteínas.
Zhong e col. (2011) desenvolveram filmes de amido de Kudzu (P. lobata), planta originária do oriente (China e Japão, especialmente) e quitosana por casting com diferentes solventes ácidos (acético, lático e málico). Ao avaliarem os atributos de cor instrumental, observaram que a adição de diferentes ácidos não alterou a luminosidade (em média:87) nem o h-tom (179°) que indicou haver tom verde nos filmes. A escala a* se apresentou negativa (intensidade verde) e a escala b* (média:10) indicou intensidade amarela. Os autores indicaram que houve a possibilidade da reação de Maillard ter ocorrido na presença de quitosana e glicerol.
Ghanbarzadeh e col. (2010) elaboraram filmes de amido modificado e CMC (carboxi metil celulose: 0, 5, 10, 15, 20 e 25%) por casting. Encontraram diferenças na cor mais significativas nas análises de luminosidade e escala b*. No entanto, não foram encontradas diferenças na escala a* (-1,49 a -1,61). A amostra isenta de CMC teve a menor luminosidade
(mais escuro): 34,4 (0%) e 81,6 (20%) e maior escala b* (intensidade amarela): 18,4 (0%) e 10,5 (20%). O aumento da adição de CMC elevou a luminosidade e reduziu a escala b*. Nos filmes de amido com FCA aqui produzidos, a medição da escala b* apresent
inverso 10,8 (0%) e 29 (20%), pois o CMC tornou os filmes mais brancos, enquanto a FCA (que apresenta coloração amarela) produziu filmes mais amarelos e portanto com valores de escala s* da cor superiores.